[发明专利]一种激光雷达道路改扩建勘测设计方法

说明书

本发明提供了一种激光雷达道路改扩建勘测设计方法，包括以下步骤：控制测量：进行成果坐标基准设计、基础控制测量以及路面控制点测量，为后继的车载、机载激光雷达数据获取做准备；车载激光雷达数据获取：根据道路特征提取需求，沿道路主线及匝道按照地面车辆行驶规定行进，获取车载激光雷达数据；机载激光雷达数据获取：根据道路改扩建数据精度要求，通过任务设计确定航带个数和航带长度，并按照飞行规定，获取机载激光雷达数据，本发明相比传统方式，每天采集100公里道路数据，作业效率提升5‑7倍，外业人员只需2人，内业软件自动化处理程度高达80％，由于作业效率提升、人力投入的下降，综合成本下降4‑5倍。

技术领域

本发明涉及公路改扩建勘测领域，具体涉及到一种激光雷达道路改扩建勘测设计方法。

背景技术

道路及其附属结构等三维信息的精确获取是道路改扩建的重要前提。对于道路改扩建工程，为了最大限度地利用现有道路，首先需要精确恢复出既有道路的线形要素；此外，为了实现桥梁、路基等的精确拼接，相比于新建道路工程，其对测量精度亦有更高的要求。目前，主要采用航空摄影测量辅之以GPS RTK测量和精密水准测量的方法，但存在效率低、成本高、安全隐患大等缺陷，无法满足日益增长的道路改扩建建设需。

发明内容

为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了一种激光雷达道路改扩建勘测设计方法，相比传统方式，每天采集100公里道路数据，作业效率提升5-7倍，外业人员只需2人，内业软件自动化处理程度高达80％，由于作业效率提升、人力投入的下降，综合成本下降4-5倍；以及高精度与高密度的点云数据配合全景影像，在保证高程点精度的同时，也可以用影像辅助分辨道路地物特征及道路两侧的地形。

本发明提供了一种激光雷达道路改扩建勘测设计方法，包括以下步骤：

控制测量：进行成果坐标基准设计、基础控制测量以及路面控制点测量，为后继的车载、机载激光雷达数据获取做准备；

车载激光雷达数据获取：根据道路特征提取需求，沿道路主线及匝道按照地面车辆行驶规定行进，获取车载激光雷达数据；

机载激光雷达数据获取：根据道路改扩建数据精度要求，通过任务设计确定航带个数和航带长度，并按照飞行规定，获取机载激光雷达数据；

数据预处理：通过POS解算、激光处理和坐标转换对上述获取的数据进行预处理，其中包括车载与机载激光雷达数据融合处理：通过激光点云数据解算、激光雷达数据基准转换，获取成果坐标基准中的激光雷达数据，进一步利用布设的路面控制点，分别对车载与机载激光点云和航迹线数据进行精化，使点云与数码图像精确配准，并将车载与机载激光雷达数据纳入到统一坐标基准中，实现车载与机载激光雷达数据的精确融合；

点云后处理：通过点云抽稀、噪点剔除、滤波分类等，数据通过精细分类后，剔除了植被点、噪声点、建筑物点，获得精准的地面点，并提取出保留了地形特征点的高程点数据，其中包括基于融合激光点云的道路特征提取：利用融合激光点云的强度信息获取道路车道标线特征，并采用将三维激光点云投影到二维平面的方法，实现道路特征的提取。

上述的设计方法，其中，所述点云后处理中包括：获取车载激光雷达扫描预设范围的第一点云数据；利用预设算法检测所述第一点云数据的平面特征，获得第二点云数据；基于预设模型确定所述第二点云数据中路面模型，并提取所述路面模型对应的第三点云数据。

上述的设计方法，其中，利用所述预设模型对所述第二点云数据进行检测，获得至少一个平面模型；根据所述扫描设备的高度信息和位姿信息确定获得的平面模型中的路面模型；从所述第二点云数据中提取所述路面模型对应的第三点云数据。

上述的设计方法，其中，所述数据预处理中包括：POS解算生成PosT文件，可按时间输出载体的位置、姿态信息；激光处理则对原始激光文件进行解码，并对激光点坐标进行转换，从而得到WGS-84坐标系下的LAS格式点云；坐标转换根据用户需求，将点云成果转换到工程独立坐标系下。